新結(jié)構(gòu)鉛酸蓄電池.ppt

1、 陳紅雨陳紅雨 王富茜王富茜 熊正林熊正林華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院華南師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境學(xué)院 肇慶理士電源技術(shù)有限公司肇慶理士電源技術(shù)有限公司廣東高校儲能與動力電池產(chǎn)學(xué)研結(jié)合示范基地廣東高校儲能與動力電池產(chǎn)學(xué)研結(jié)合示范基地電化學(xué)儲能電池材料與技術(shù)教育部工程中心電化學(xué)儲能電池材料與技術(shù)教育部工程中心 新結(jié)構(gòu)的鉛酸蓄電池新結(jié)構(gòu)的鉛酸蓄電池 20102010年年4 4月月2525日日 南京南京 人類發(fā)展過程中面臨的危機(jī)人類發(fā)展過程中面臨的危機(jī)能源消耗能源消耗環(huán)境污染環(huán)境污染溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)節(jié)能減排節(jié)能減排發(fā)展新能源發(fā)展新能源蓬勃發(fā)展的鉛酸電池蓬勃發(fā)展的鉛酸電池 鉛酸電池在我們?nèi)粘Ｉ钪芯哂袕V泛的應(yīng)

2、用。無論產(chǎn)值還是銷鉛酸電池在我們?nèi)粘Ｉ钪芯哂袕V泛的應(yīng)用。無論產(chǎn)值還是銷售額，鉛酸蓄電池占所有化學(xué)電源的售額，鉛酸蓄電池占所有化學(xué)電源的50%以上。以上。 自普蘭特發(fā)明鉛酸電池以來已有自普蘭特發(fā)明鉛酸電池以來已有150多年的歷史了，鉛酸蓄電多年的歷史了，鉛酸蓄電池是一匹老馬，但是這匹老馬老驥伏櫪、志在千里，俞來俞顯池是一匹老馬，但是這匹老馬老驥伏櫪、志在千里，俞來俞顯得生機(jī)勃勃得生機(jī)勃勃。蓬勃發(fā)展的鉛酸電池蓬勃發(fā)展的鉛酸電池 隨著技術(shù)工藝和設(shè)備的更新?lián)Q代，鉛酸蓄電池逐步向清潔生隨著技術(shù)工藝和設(shè)備的更新?lián)Q代，鉛酸蓄電池逐步向清潔生產(chǎn)和節(jié)能減排方向發(fā)展。產(chǎn)和節(jié)能減排方向發(fā)展。 由于科技的進(jìn)步和技術(shù)

3、的革新，出現(xiàn)了新種類和新結(jié)構(gòu)的鉛由于科技的進(jìn)步和技術(shù)的革新，出現(xiàn)了新種類和新結(jié)構(gòu)的鉛酸電池。酸電池。新結(jié)構(gòu)的鉛酸蓄電池新結(jié)構(gòu)的鉛酸蓄電池超級電池超級電池 鉛酸蓄電池超級電池超級電池源于技術(shù)的結(jié)合源于技術(shù)的結(jié)合 超級電容器老當(dāng)益壯的老當(dāng)益壯的如日中天的如日中天的鉛酸蓄電池鉛酸蓄電池不對稱超級電容器不對稱超級電容器超級電池的關(guān)鍵技術(shù)超級電池的關(guān)鍵技術(shù) 尋找在硫酸中穩(wěn)定的高容量的炭材料。尋找在硫酸中穩(wěn)定的高容量的炭材料。 超級電池的權(quán)威研究者超級電池的權(quán)威研究者Lam認(rèn)為對炭材料的要求：成本低，認(rèn)為對炭材料的要求：成本低，電容量大，循環(huán)壽命長，析氫速率低，足夠大的機(jī)械強(qiáng)度，電容量大，循環(huán)壽命長，析氫

4、速率低，足夠大的機(jī)械強(qiáng)度，同鉛酸蓄電池具有相似的工作電位。同鉛酸蓄電池具有相似的工作電位。 Pb-C在硫酸中的復(fù)合。在硫酸中的復(fù)合。超級電池的結(jié)構(gòu)超級電池的結(jié)構(gòu)1-Pb1-Pb負(fù)極板負(fù)極板2-PbO2-PbO2 2正極板正極板3-3-電容器負(fù)極板電容器負(fù)極板4-4-電池盒體電池盒體5-AGM5-AGM隔板隔板6-6-微孔聚合物隔板微孔聚合物隔板7-7-電解液電解液8-8-正極柱線正極柱線9-9-負(fù)極柱線負(fù)極柱線超級電池的結(jié)構(gòu)超級電池的結(jié)構(gòu)2-PbO2-PbO2 2正極板正極板3-Pb3-Pb負(fù)極板負(fù)極板103-103-電容器負(fù)極板電容器負(fù)極板23-23-電容器負(fù)極板電容器負(fù)極板超級電池負(fù)極板的

5、設(shè)計(jì)超級電池負(fù)極板的設(shè)計(jì) 將炭粉和鉛粉等其他成分按照一定比例混合，制成雙性極將炭粉和鉛粉等其他成分按照一定比例混合，制成雙性極板。板。 應(yīng)用性能優(yōu)越的炭制成炭板，直接插入到電池中，與鉛負(fù)應(yīng)用性能優(yōu)越的炭制成炭板，直接插入到電池中，與鉛負(fù)極板復(fù)合組成雙性負(fù)極板。極板復(fù)合組成雙性負(fù)極板。 在原有極板基礎(chǔ)上表面電滲析一層薄碳在原有極板基礎(chǔ)上表面電滲析一層薄碳(C)，作為電容電，作為電容電極，內(nèi)層為極，內(nèi)層為Pb，作電池電極。，作電池電極。超級電池負(fù)極板的設(shè)計(jì)超級電池負(fù)極板的設(shè)計(jì) 通過比較第三代雙性負(fù)極板性能最佳，現(xiàn)通過比較第三代雙性負(fù)極板性能最佳，現(xiàn)有電池工廠不用進(jìn)行額外投資就可以大規(guī)模生有電池工廠

6、不用進(jìn)行額外投資就可以大規(guī)模生產(chǎn)，只是工藝配方進(jìn)行調(diào)整，因此可以立即投產(chǎn)，只是工藝配方進(jìn)行調(diào)整，因此可以立即投產(chǎn)。產(chǎn)。超級電池負(fù)極板的制造工藝超級電池負(fù)極板的制造工藝 超級電池負(fù)極板的配方按重量百分比及其各組份間的比例超級電池負(fù)極板的配方按重量百分比及其各組份間的比例鉛粉：硫酸鋇：腐植酸：木素：硬脂酸：乙炔黑：碳纖維鉛粉：硫酸鋇：腐植酸：木素：硬脂酸：乙炔黑：碳纖維等于等于100：0.6-1.2：0.2-0.6：0.1-0.5:0.2-0.5：0.1-0.6:0.5-0.8 。和膏和膏 （60-65）固化固化 48h（溫度（溫度60-65,相對濕度為相對濕度為85-95% ）化成化成 （電解液

7、中加入（電解液中加入0.05-0.12%的膠狀納米碳的膠狀納米碳 ），滲析），滲析超級電池性能評價超級電池性能評價 國內(nèi)外對于超級電池的性能進(jìn)行了廣泛的實(shí)驗(yàn)室研究測試，國內(nèi)外對于超級電池的性能進(jìn)行了廣泛的實(shí)驗(yàn)室研究測試，以及安裝到電動車上進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)，對超級電池性能有準(zhǔn)以及安裝到電動車上進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)，對超級電池性能有準(zhǔn)確的評估。確的評估。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): : 電池成本低，壽命長、安全可靠、儲存能量大電池成本低，壽命長、安全可靠、儲存能量大, ,工工作溫度范圍寬（作溫度范圍寬（-40-50-40-50攝氏度）、可以大電流放電，充電攝氏度）、可以大電流放電，充電速度快、綠色環(huán)保。速度快、綠色環(huán)保。 缺

8、點(diǎn)缺點(diǎn): : 自放電較大，正極腐蝕比較嚴(yán)重。自放電較大，正極腐蝕比較嚴(yán)重。超級電池的發(fā)展現(xiàn)狀超級電池的發(fā)展現(xiàn)狀超級電池由澳大利亞超級電池由澳大利亞CSIROCSIRO研發(fā)。研發(fā)。CSIROCSIRO授權(quán)于日本古河蓄電池股份有限公司授權(quán)于日本古河蓄電池股份有限公司, ,古河公司已經(jīng)成古河公司已經(jīng)成功開發(fā)出閥控式超級電池和富液式超級電池，并用于混合動功開發(fā)出閥控式超級電池和富液式超級電池，并用于混合動力汽車的試驗(yàn)中力汽車的試驗(yàn)中 , ,將會把這項(xiàng)技術(shù)在日本和泰國公開。將會把這項(xiàng)技術(shù)在日本和泰國公開。在奧巴馬在奧巴馬“下一代下一代”電池和電動車計(jì)劃中電池和電動車計(jì)劃中, ,East Penn Eas

9、t Penn 公司公司得到得到32503250萬美元資助研發(fā)萬美元資助研發(fā)鉛酸電池與超級電容器集成的超級鉛酸電池與超級電容器集成的超級電池電池, ,將會把這項(xiàng)技術(shù)在美國、加拿大、墨西哥等地推廣。將會把這項(xiàng)技術(shù)在美國、加拿大、墨西哥等地推廣。華南師范大學(xué)超級電池的研究有較大進(jìn)展，已經(jīng)進(jìn)入電池實(shí)華南師范大學(xué)超級電池的研究有較大進(jìn)展，已經(jīng)進(jìn)入電池實(shí)驗(yàn)階段。驗(yàn)階段。 不同電池的成本比較不同電池的成本比較超級電池性價比最高，具有很好的應(yīng)用前景。超級電池性價比最高，具有很好的應(yīng)用前景。新結(jié)構(gòu)的鉛酸蓄電池新結(jié)構(gòu)的鉛酸蓄電池 Pb-C電池電池Pb-C電池電池 將炭粉和鉛粉等其他成分按照一定比例混合，制成雙性極

10、將炭粉和鉛粉等其他成分按照一定比例混合，制成雙性極板。板。 位于美國賓夕法尼亞州紐卡斯?fàn)柕奈挥诿绹e夕法尼亞州紐卡斯?fàn)柕腁xion電源公司正準(zhǔn)備電源公司正準(zhǔn)備生產(chǎn)一種基于鉛一碳生產(chǎn)一種基于鉛一碳(PbC)技術(shù)的新型蓄電池技術(shù)的新型蓄電池,也可以理解也可以理解Pb-C電池為一種特殊的超級電池，因?yàn)槎邫C(jī)理是相同電池為一種特殊的超級電池，因?yàn)槎邫C(jī)理是相同的。的。 美國美國2424億美元的億美元的電池和電動車計(jì)劃中，電池和電動車計(jì)劃中，ExideExide公司和公司和AxionAxion公司公司得到得到34303430萬美元資助，用于鉛萬美元資助，用于鉛- -炭電極技術(shù)生產(chǎn)先進(jìn)炭電極技術(shù)生產(chǎn)先進(jìn)鉛

11、酸蓄電池滿足微混和中混電動車要求。鉛酸蓄電池滿足微混和中混電動車要求。Pb-C電池的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)電池的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)特點(diǎn)：循環(huán)壽命長；快速充電；消除負(fù)極硫酸鹽化；較輕重特點(diǎn)：循環(huán)壽命長；快速充電；消除負(fù)極硫酸鹽化；較輕重量；較高功率；成本低。量；較高功率；成本低。美國美國Pb-C電池應(yīng)用于電池應(yīng)用于HONDA CIVIC混合電動車混合電動車D. Karner, etc,13th Asian Battery Conference, Macau, Sept. 2009D. Karner, etc,13th Asian Battery Conference, Macau, Sept. 2009美國美國Pb

12、-C電池應(yīng)用于電池應(yīng)用于HONDA CIVIC混合電動車混合電動車Pb-C電池的研究熱點(diǎn)電池的研究熱點(diǎn)u高比表面積的炭材料研制高比表面積的炭材料研制u在密度為在密度為1.28的硫酸電解液中體現(xiàn)超級電容性能的炭材料的硫酸電解液中體現(xiàn)超級電容性能的炭材料u炭材料在負(fù)機(jī)鉛膏中的混合（加入量，加入方法，黏接劑，炭材料在負(fù)機(jī)鉛膏中的混合（加入量，加入方法，黏接劑，極板的生產(chǎn)工藝）極板的生產(chǎn)工藝）u高比表面積的炭材料有助于減少負(fù)極板的硫酸鹽化高比表面積的炭材料有助于減少負(fù)極板的硫酸鹽化 部分荷電狀況下負(fù)極板壽命的顯著延長：部分荷電狀況下負(fù)極板壽命的顯著延長：通過添加高比表面積的炭材料通過添加高比表面積的炭

13、材料 促進(jìn)其他鉛酸蓄電池負(fù)極鉛膏配方中新型促進(jìn)其他鉛酸蓄電池負(fù)極鉛膏配方中新型炭材料的研制炭材料的研制新結(jié)構(gòu)的鉛酸蓄電池新結(jié)構(gòu)的鉛酸蓄電池 雙極性鉛酸蓄電池雙極性鉛酸蓄電池雙極性鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)雙極性鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu) 雙極性鉛酸蓄電池主要指的是雙極性電極雙極性鉛酸蓄電池主要指的是雙極性電極是一面有正極是一面有正極活性物質(zhì)而另一面有負(fù)極活性物質(zhì)的堅(jiān)實(shí)薄片極板?；钚晕镔|(zhì)而另一面有負(fù)極活性物質(zhì)的堅(jiān)實(shí)薄片極板。雙極性電極的設(shè)計(jì)雙極性電極的設(shè)計(jì)雙極性電極的設(shè)計(jì)雙極性電極的設(shè)計(jì)雙極性鉛酸蓄電池的應(yīng)用雙極性鉛酸蓄電池的應(yīng)用雙極性鉛酸蓄電池的特點(diǎn)雙極性鉛酸蓄電池的特點(diǎn)鉛耗下降，比能量提高鉛耗下降，比能量提高;

14、內(nèi)阻減少；內(nèi)阻減少；電解液足夠，避免熱失控電解液足夠，避免熱失控;簡化生產(chǎn)工藝，減少污染環(huán)境簡化生產(chǎn)工藝，減少污染環(huán)境;在電動汽車上使用成為可能。在電動汽車上使用成為可能。新結(jié)構(gòu)的鉛酸蓄電池新結(jié)構(gòu)的鉛酸蓄電池卷繞式鉛酸蓄電池卷繞式鉛酸蓄電池1.產(chǎn)品：江蘇雙登電源實(shí)現(xiàn)卷繞式電池（圓柱型電池）產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品：江蘇雙登電源實(shí)現(xiàn)卷繞式電池（圓柱型電池）產(chǎn)業(yè)化2.設(shè)備：江蘇省江陰市東順機(jī)械有限公司實(shí)現(xiàn)卷繞式電池（圓設(shè)備：江蘇省江陰市東順機(jī)械有限公司實(shí)現(xiàn)卷繞式電池（圓柱型電池）生產(chǎn)設(shè)備柱型電池）生產(chǎn)設(shè)備連鑄連軋的國產(chǎn)化連鑄連軋的國產(chǎn)化卷繞式鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)卷繞式鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu) 卷繞式鉛酸蓄電池是螺旋型結(jié)構(gòu)，卷繞

15、式鉛酸蓄電池是螺旋型結(jié)構(gòu)， 采用壓延鉛合金的方采用壓延鉛合金的方式制造出了很薄的鉛箔作為極板基片，將正極板、隔板、式制造出了很薄的鉛箔作為極板基片，將正極板、隔板、負(fù)極板交替疊放卷繞在一起，負(fù)極板交替疊放卷繞在一起， 如圖：如圖：卷繞式鉛酸蓄電池的制造工藝卷繞式鉛酸蓄電池的制造工藝 連鑄連軋連續(xù)生產(chǎn)，工藝簡化，可實(shí)連鑄連軋連續(xù)生產(chǎn)，工藝簡化，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排與清潔生產(chǎn)現(xiàn)節(jié)能減排與清潔生產(chǎn) 緊裝配結(jié)構(gòu)緊裝配結(jié)構(gòu) 高倍率放電高倍率放電 充電接受能力很強(qiáng)充電接受能力很強(qiáng) 低溫性能好低溫性能好卷繞式鉛酸蓄電池的性能特點(diǎn)卷繞式鉛酸蓄電池的性能特點(diǎn)卷繞式鉛酸蓄電池的性能特點(diǎn)卷繞式鉛酸蓄電池的性能特點(diǎn) 具有安

16、全性好，瞬時輸出功率高，氣體溢出少的特點(diǎn)；具有安全性好，瞬時輸出功率高，氣體溢出少的特點(diǎn)； 卓越的高低溫性能，可在一卓越的高低溫性能，可在一5575下工作；下工作； 由于內(nèi)阻極低，充電非常迅速：由于內(nèi)阻極低，充電非常迅速：40 min內(nèi)可充入內(nèi)可充入95%以上以上的電量，自放電極?。坏碾娏?，自放電極??； 超長壽命，設(shè)計(jì)浮充壽命可達(dá)超長壽命，設(shè)計(jì)浮充壽命可達(dá)8年以上；年以上； 由于卷繞式鉛酸蓄電池的活性鉛面積非常大，故其放電后由于卷繞式鉛酸蓄電池的活性鉛面積非常大，故其放電后的恢復(fù)能力也極強(qiáng)。的恢復(fù)能力也極強(qiáng)。 太陽能與風(fēng)能太陽能與風(fēng)能獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)儲能用電池獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)儲能用電池 汽車起動用電池

17、汽車起動用電池(寒冷地區(qū)寒冷地區(qū)) 小密電池小密電池(電動工具電動工具)卷繞式鉛酸蓄電池應(yīng)用領(lǐng)域卷繞式鉛酸蓄電池應(yīng)用領(lǐng)域 新結(jié)構(gòu)的鉛酸蓄電池新結(jié)構(gòu)的鉛酸蓄電池 管式膠體蓄電池管式膠體蓄電池管式極板和電池的結(jié)構(gòu)管式極板和電池的結(jié)構(gòu)管式正極板PVC-SiO2隔板涂膏式負(fù)極板管式膠體電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)管式蓄電池的制作工藝管式蓄電池的制作工藝管式膠體蓄電池性能特點(diǎn)管式膠體蓄電池性能特點(diǎn)采用此種設(shè)計(jì)可以提采用此種設(shè)計(jì)可以提高活性物質(zhì)的利用率，高活性物質(zhì)的利用率，減少活性物質(zhì)的脫落；減少活性物質(zhì)的脫落；提高膠體電池的容量提高膠體電池的容量和循環(huán)壽命；和循環(huán)壽命；采用此種設(shè)計(jì)用更多采用此種設(shè)計(jì)用更多的活性物質(zhì)，生

18、產(chǎn)成的活性物質(zhì)，生產(chǎn)成本提高本提高問題：膠體密封電池成本比問題：膠體密封電池成本比AGMAGM密封電池高密封電池高努力方向：努力方向：1. 1. 盡量降低納米氣相盡量降低納米氣相SiOSiO2 2的制造成本的制造成本2. 2. 盡快研制開發(fā)膠體電池用隔板，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化盡快研制開發(fā)膠體電池用隔板，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化華南師范大學(xué)已經(jīng)完成膠體電池專用隔板的實(shí)驗(yàn)室華南師范大學(xué)已經(jīng)完成膠體電池專用隔板的實(shí)驗(yàn)室研究，即將實(shí)施產(chǎn)業(yè)化。研究，即將實(shí)施產(chǎn)業(yè)化。膠體鉛酸電池的問題膠體鉛酸電池的問題薄極板純鉛錫技術(shù)薄極板純鉛錫技術(shù)(TPPL)VRLA(TPPL)VRLA蓄電池蓄電池EnerSysEnerSys公司的薄極板純鉛

19、錫技術(shù)公司的薄極板純鉛錫技術(shù)(TPPL)VRLA(TPPL)VRLA蓄電池具有很多無與倫比的性蓄電池具有很多無與倫比的性能優(yōu)點(diǎn)，其中包括優(yōu)良的發(fā)動機(jī)起動能力、能優(yōu)點(diǎn)，其中包括優(yōu)良的發(fā)動機(jī)起動能力、長期的擱置壽命、持久的循環(huán)壽命和儲備長期的擱置壽命、持久的循環(huán)壽命和儲備容量。此外，還有很好的深放電恢復(fù)能力、容量。此外，還有很好的深放電恢復(fù)能力、快速充電能力和耐振動能力。薄極板技術(shù)快速充電能力和耐振動能力。薄極板技術(shù)使得在標(biāo)準(zhǔn)尺寸內(nèi)能夠裝下更多的極板，使得在標(biāo)準(zhǔn)尺寸內(nèi)能夠裝下更多的極板，使蓄電池能夠提供很大的電流。使蓄電池能夠提供很大的電流。碳碳- -石墨石墨- -泡沫鉛酸蓄電池泡沫鉛酸蓄電池 美

20、國美國FireflyFirefly能源股份有限公司開發(fā)了一種創(chuàng)新的碳能源股份有限公司開發(fā)了一種創(chuàng)新的碳- -石墨石墨- -泡沫鉛酸蓄電池。這種電池技術(shù)使用了一種三維高表面泡沫鉛酸蓄電池。這種電池技術(shù)使用了一種三維高表面積泡沫材料。該材料可使鉛酸電池釋放出很高的電勢。這積泡沫材料。該材料可使鉛酸電池釋放出很高的電勢。這種蓄電池技術(shù)在性能上能夠與任何其它的先進(jìn)化學(xué)電源相種蓄電池技術(shù)在性能上能夠與任何其它的先進(jìn)化學(xué)電源相匹敵，而且更加關(guān)注環(huán)境問題，鉛含量降低多達(dá)匹敵，而且更加關(guān)注環(huán)境問題，鉛含量降低多達(dá)2 23 3。職工的血鉛與尿鉛問題職工的血鉛與尿鉛問題p昨天（昨天（2010年年4月月24日江西南昌報(bào)紙報(bào)道日江西南昌報(bào)紙報(bào)道蓄電池裝配車間燒焊工尿鉛超標(biāo)問題蓄電池裝配車間燒焊工尿鉛超標(biāo)問題p鉛中毒最主要工序：燒焊工序鉛中毒最主要工序：燒焊工序p匯流排由燒焊改為鑄焊是環(huán)保的要求也是匯流排由燒焊改為鑄焊是環(huán)保的要求也是結(jié)構(gòu)的要求結(jié)構(gòu)的要求 鑄焊機(jī)全面推廣應(yīng)用時機(jī)成熟：鑄焊機(jī)全面推廣應(yīng)用時機(jī)成